作物生长模拟模型及其应用
温室作物生长模拟模型
• 2、国内
国内农业计算机的应用开始于 70 年代中期， 到80年代初期开始研究计算机应用于温室环境 的控制管理。进入90年代随着国外现代化温室 设备不断引进以及温室计算机应用水平的提高， 特别是现代化信息技术的飞速发展，也为设施 农业提供了前所未有的发展动力。但总体来说， 国内温室作物模型的研究方面尚处于前期准备 阶段或起步阶段。
• 荷兰 的作物生长模拟模型特点是强调作物的共性，只 要输入所需要的统一参数和数据，模型可适合于大多 数作物。这就决定于模型 在应用于评价农业生态系统 生产力和农场决策方面的研究工作较深入 。但模型对 播种密度，光合产物在各器官分配受光温水影响，库 和源间的关系和根系生长及其对养分和水分吸收机理 考虑较粗。 • 美国建立的作物生长模型，深入考虑作物共同生长机 理，还强调各种作物的特点，建立不同作物生长模拟 模型。 主要目的是研究作物生长生物化学过程和环境 的关系及解决作物栽培和管理中的一些实际问题 ，为 作物生长管理和决策提供依据。
1. 基于现场总线技术的 计算机分布式控制系统
现场总线计算机分布式控制系统示意图
国内首创的新一代网络集成式全分布温室控制系统 系统特点
①现场控制设备具有通信的功能，具有设备之间互可操作性， 便于构成底层控制网络；
②通信标准公开一致，使系统具备良好的开放性；
③功能块与结构规范化，使相同功能设备间具有互换性； ④控制功能下放到现场，系统结构具备良好的机动灵活性； ⑤用一对双绞线可挂接多个控制设备，节省安装和维护费用； ⑥采用数字传输监控信息，大大提高了系统的可靠性；
三、现状与问题
• 相当一部分温室、尤其是大型连栋温室生产效益低。 • 生产能耗大、成本高。 • 温室环境调控能力和调控水平、生产管理水平低，仍主要是 依据管理者个人经验和主观感觉进行决策的粗放式管理。 • 温室环境调控与生产管理设施未完善配套。 • 温室是一个复杂的系统，室内环境受外界自然条件、结构和 环境调控设施等因素影响；而温室栽培植物的生长和产量、 品质是环境、水肥和生产管理等多因素综合作用的结果。因 此，温室环境的合理调控和生产高效管理是一项复杂的工作， 只有依靠有效的调控管理设施，采用现代计算机信息技术， 实行智能化调控，才可以达到理想的效果。
作物生长模拟模型研究和应用综述
作物生长模拟模型研究和应用综述作物生长模拟模型研究和应用综述摘要：作物生长模拟模型作为一种重要的农业科学工具，能够模拟和预测作物生长的过程和产量，对农业生产具有重要的指导意义。
本文综述了作物生长模拟模型的研究现状和应用情况，包括模型的发展历程、模型结构与参数推导、模型验证与评价、模型应用领域等。
通过对近年来的研究进展进行梳理和总结，旨在为作物科学领域相关研究人员提供参考和借鉴。
关键词：作物生长模拟模型；发展历程；模型结构；参数推导；模型验证；模型评价；模型应用1. 引言作物生长模拟模型是基于作物生理生态过程的数学表示，通过对光能、水分、温度和营养等环境因素影响下作物生长的模拟，能够为农业生产提供科学依据。
自上世纪60年代起，作物生长模拟模型的研究迅速发展，并在农业科学、气象学、资源环境等领域得到广泛应用。
本文旨在全面梳理作物生长模拟模型的研究现状和应用情况，为相关研究人员提供参考和借鉴。
2. 作物生长模拟模型的发展历程2.1 早期模型早期的作物生长模拟模型主要基于经验公式和统计关系，如蒸散发模型和生长势模型。
这些模型简单直观，但对作物生理过程描述不准确，模拟精度较低。
2.2 生物物理模型生物物理模型通过考虑作物的生理生态过程，建立物理机制与参数之间的关系，提高了模型的精度与准确性。
该类模型主要包括光合模型、水分模型、温度模型等。
2.3 动态模型动态模型考虑了作物生长过程中不同生育阶段的特点，建立了动态的生长过程描述，提高了模型的实用性。
这类模型包括基于氮、磷等营养物质的模型、基于作物品种的模型等。
3. 作物生长模拟模型的结构与参数推导作物生长模拟模型通常包括四个部分：能量收支模块、水分平衡模块、碳氮平衡模块和生长发育模块。
其中，能量收支模块描述了作物光能的利用与传递过程，水分平衡模块描述了作物水分的吸收与利用过程，碳氮平衡模块描述了作物碳氮的吸收与利用过程，生长发育模块描述了作物的生长发育过程。
作物生长模拟模型研究和应用综述
作物生长模拟模型探究和应用综述作物生长模拟模型是农业科学领域中的重要工具，可以援助农业探究者和农夫进行科学的农作物种植管理。
该模型利用数学和计算机技术，通过对作物的生长过程进行模拟和猜测，为农业生产决策提供科学依据。
作物生长模拟模型的探究和应用已经取得了显著的效果，本文将综述作物生长模拟模型的探究进展和应用状况。
作物生长模拟模型的探究主要集中于作物的生永生理过程和环境因素的互相作用干系。
通过对光、温度、水分、营养等因素的监测和分析，探究者可以建立相应的数学模型，再通过计算机模拟作物的生长和发育过程。
作物生长模拟模型的探究方法多种多样，包括基于物理原理的模型、基于统计学的模型、基于机器进修的模型等。
这些模型中最常用的是基于物理原理的模型，其基本假设是作物的生长和发育过程受到光合作用、呼吸作用、吸纳养分等物理过程的影响。
作物生长模拟模型的应用广泛，主要包括农作物产量猜测、作物品种适应性评估、灾难风险评估、耕作管理优化等。
通过模拟和猜测作物生长过程，可以准时依据环境因素的变化来调整作物的种植结构，合理打算农作物的种植时间和田间管理措施，最大限度地提高农作物的产量和质量。
作物生长模拟模型还可以评估不同作物品种在不同环境条件下的适应性，为农业科研人员和农夫选择适合的作物品种提供科学依据。
此外，作物生长模拟模型还可以用于评估农作物受灾的风险，并为灾难应急管理提供决策支持。
目前，作物生长模拟模型的探究仍面临一些挑战。
一方面，作物的生长过程受到多种环境因素的影响，涉及的参数和变量较多，探究者需要对这些参数和变量进行准确测定和模拟。
另一方面，作物生长模拟模型的建立和验证需要大量的试验数据，但得到这些数据通常需要耗费大量的时间和人力资源。
此外，作物生长模拟模型的效用也受到不同环境条件和农业管理措施的影响，模型在不同地区和不同年份的应用效果可能存在差异。
为了进一步推行作物生长模拟模型的探究和应用，我们需要加强多学科的合作，包括农业科学、计算机科学、统计学等领域的专家和探究者的合作。
《2024年作物生长模拟模型研究和应用综述》范文
《作物生长模拟模型研究和应用综述》篇一一、引言随着科技的发展，作物生长模拟模型作为一种研究作物生长、优化农业生产过程的技术手段，已得到了广泛的关注和应用。
通过对作物生长环境的模拟和预测，这种模型可以帮助农业科学家和农民更好地理解作物生长的规律，优化农业资源利用，提高作物产量和品质。
本文将对作物生长模拟模型的研究和应用进行综述。
二、作物生长模拟模型的基本原理和分类作物生长模拟模型是一种基于数学、生物学和生态学原理的计算机模型，用于模拟作物的生长过程和环境影响。
根据不同的研究目的和应用领域，作物生长模拟模型可以分为多种类型。
常见的分类方式包括：基于过程的模型、基于统计的模型和混合模型等。
基于过程的模型主要关注作物的生理生态过程，如光合作用、呼吸作用、水分吸收等，通过数学方程描述这些过程，模拟作物的生长和发育。
基于统计的模型则主要依据历史数据和统计方法，预测作物的生长和产量。
混合模型则结合了两种模型的优点，既考虑了作物的生理生态过程，又利用了历史数据和统计方法。
三、作物生长模拟模型的研究进展近年来，作物生长模拟模型的研究取得了显著的进展。
一方面，模型的复杂性和精度不断提高，能够更准确地模拟作物的生长过程和环境影响。
另一方面，模型的应用范围也在不断扩大，从单纯的科研工具发展成为农业生产的重要工具。
此外，随着计算机技术的发展，作物生长模拟模型已经成为现代农业信息技术的重要组成部分。
四、作物生长模拟模型的应用作物生长模拟模型在农业生产和研究中有着广泛的应用。
首先，它可以帮助农民优化种植计划，提高作物的产量和品质。
通过模拟不同种植条件下的作物生长情况，农民可以制定出更合理的种植计划，包括品种选择、播种时间、施肥策略等。
其次，它还可以帮助农业科学家研究作物的生理生态过程，揭示作物对环境变化的响应机制。
此外，作物生长模拟模型还可以用于农业气候适应、农业政策制定、农业资源管理等方面。
五、作物生长模拟模型的挑战与展望尽管作物生长模拟模型已经取得了显著的进展和应用，但仍面临一些挑战。
作物生长模型研究进展
作物生长模型研究进展作物生长模型研究进展随着全球人口的不断增长以及气候变化的加剧，如何实现粮食的可持续产出成为了摆在我们面前的一项巨大挑战。
作物生长模型的研究和应用成为了解决这一挑战的重要手段之一。
本文将对作物生长模型的研究进展进行探讨。
一、作物生长模型的基本概念和应用领域作物生长模型是指对作物生长和发育过程中各种环境因素和生理过程进行描述和预测的数学模型。
它可以通过模拟和预测作物的生长和产量，帮助农民和决策者进行决策和管理。
作物生长模型广泛应用于农业生产管理、气候变化研究、农作物品种选育以及作物生产系统优化等领域。
二、作物生长模型的研究方法与技术1. 数学统计模型数学统计模型主要利用统计学方法对作物生长过程中的生理特征和环境因素进行数学描述和分析。
常见的统计模型包括线性回归模型、非线性回归模型、时间序列模型等。
这些模型可以通过统计学方法对大量的实验数据进行拟合和优化，从而得到对作物生长的描述和预测。
2. 生理生态模型生理生态模型是通过对作物的生理特性和生态环境进行定量描述和建模，来模拟和预测作物生长和产量的变化。
这种模型一般基于作物生理生态过程，包括光合作用、呼吸作用、水分吸收和转运以及养分吸收等。
生理生态模型常用于研究作物对环境因素的响应，如光照、温度、湿度等。
3. 作物生长模拟系统作物生长模拟系统是一种综合应用各种数学模型和技术手段，对作物生长和发育进行全面模拟和预测的系统。
这种系统通常包括计算机模型、决策支持系统、数据库等。
作物生长模拟系统能够对作物在不同环境条件下的生长和产量进行动态模拟，为农民和决策者提供科学依据。
三、作物生长模型的研究进展与应用案例1. 农业生产管理作物生长模型能够通过对降雨量、温度、光照等环境因素的预测，帮助农民合理安排种植时间和施肥量，优化农作物生产管理。
例如，利用作物生长模型可以根据气象预报确定合适的灌溉时间和水量，从而提高作物的产量和品质。
2. 气候变化研究作物生长模型可用于研究气候变化对农作物生产的影响及适应策略。
水稻生长模型的建立及其应用
水稻生长模型的建立及其应用水稻作为我国的主要粮食作物，在国民经济和人民生活中具有重要的地位。
因此，研究水稻的生长模型和应用，对于提高水稻产量、优化种植结构、实现粮食安全，具有重要的意义。
本文将介绍水稻生长模型的建立和应用。
一、水稻生长模型的建立水稻的生长过程是一个复杂的生物过程，包括种子萌发、幼苗生长、分蘖、抽穗、灌浆、成熟等多个阶段。
为了研究水稻的生长规律，建立水稻生长模型是必要的。
目前，建立水稻生长模型主要采用数学模型和计算机模拟技术。
1. 数学模型法数学模型法是基于数学理论及实验数据分析的方法，通过建立动态数学模型，来表述水稻生长的规律和机理，得出各个生长发育阶段的关键指标。
比如用微分方程组描述水稻的生长过程，这些方程组包括生物量、土壤水分、光照、温度、CO2浓度等因素，可以对生长过程进行模拟。
2. 计算机模拟法计算机模拟法是采用计算机模拟技术，代替实验和观测来探讨水稻生长过程中的各种因素与生长发育的相关关系。
这种方法需要依靠计算机编程，选择生长发育的关键指标，对于模型中的参数，有些可以直接测定，而有些则需要进行估计和校准。
二、水稻生长模型的应用水稻生长模型的应用主要有以下几个方面。
1. 优化水稻种植结构通过对水稻不同品种、生长场地、气候环境、水肥管理等因素进行模拟，可以选择出适合不同环境条件的水稻品种，使得种植结构更加合理，提高水稻的产量和品质。
2. 确定水稻的最佳生长期在制定水稻种植方案和农业生产计划时，通过水稻生长模型的模拟分析，可以确定水稻各个重要生长阶段的时间和持续时间，以便预测产量和收获时间，从而规划和优化农业生产的过程。
3. 改善水稻生长环境通过对水稻生长模型的参数进行变化，可以模拟不同的种植环境，确定最适宜的光照、温度、湿度、土壤肥力等因素，从而提高水稻的生长速度和产量。
4. 预测水稻灾害通过对水稻生长模型的建立和应用，可以预测水稻可能遭受的天气灾害，如干旱、洪涝、暴雨等。
《2024年作物生长模拟模型研究和应用综述》范文
《作物生长模拟模型研究和应用综述》篇一一、引言随着科技的发展和人们对农业生产需求的提升，作物生长模拟模型作为现代农业科技的重要工具，在农业生产中发挥着越来越重要的作用。
本文旨在全面综述作物生长模拟模型的研究进展和应用现状，以期为相关研究和实践提供参考。
二、作物生长模拟模型的研究进展（一）模型发展历程作物生长模拟模型的发展历程可以追溯到上世纪60年代。
随着计算机技术的进步和农业生态学、生理学等学科的发展，作物生长模拟模型逐渐发展成为一种具有重要意义的科研工具。
早期模型主要关注作物的生长过程，逐步发展到现在涵盖了作物的生理生化过程、土壤环境、气候条件等多个方面。
（二）模型理论基础作物生长模拟模型的理论基础主要包括作物生理学、生态学、气象学、土壤学等多个学科。
这些学科的理论为模型的构建提供了重要的依据，使模型能够更准确地反映作物的生长过程。
（三）模型分类与特点根据应用范围和功能，作物生长模拟模型可分为通用型和专用型。
通用型模型适用于多种作物，具有较高的灵活性和通用性；专用型模型则针对特定作物或特定区域进行优化，具有较高的针对性和准确性。
此外，根据模型的复杂程度和功能，还可分为静态模型和动态模型。
三、作物生长模拟模型的应用（一）农业生产管理作物生长模拟模型在农业生产管理中发挥着重要作用。
通过模拟作物的生长过程，可以帮助农民制定科学的种植计划，优化农业资源配置，提高农业生产效率。
此外，模型还可以预测作物的生长状况和产量，为农业生产决策提供依据。
（二）气候变化影响评估气候变化对农业生产的影响已成为全球关注的焦点。
作物生长模拟模型可以用于评估气候变化对作物生长的影响，预测未来作物的产量变化，为应对气候变化的农业适应策略提供科学依据。
（三）农业生态研究作物生长模拟模型还可以用于农业生态研究。
通过模拟不同生态系统下的作物生长过程，可以研究作物的生态适应性、土壤环境变化、气候变化对生态系统的影响等问题，为农业可持续发展提供科学依据。
农作物生长模拟模型的建立与应用研究
农作物生长模拟模型的建立与应用研究随着科技的不断发展，模拟模型的应用越来越普及。
当我们将模拟模型应用到农业生产中，可以提高农业生产效率，节约资源，为人类的食品安全保障做出贡献。
文章探讨农作物生长模拟模型的建立和应用研究。
一、农作物生长模拟模型的理论农作物生长模拟模型基于作物的生长规律，将种植条件、环境因素等关键因素纳入模拟训练，从而模拟出作物在整个生长过程中的状态与变化规律，为提高农业生产提供基础数据。
为了建立一个完整的模型，需要包含以下关键元素：1.环境因素：先决植株生长的因素，如光照、温度、湿度。
2.生理因素：植株生长发育的内在机制，如光合作用、营养吸收。
3.物化因素：植株生长的物理设施，如农田的土壤、施肥等。
综合考虑环境、生理和物化因素三个方面，建立模拟模型，选择不同的数据特征来评估模型的有效性和适用性。
二、农作物生长模拟模型的建立1.模型确定选择合适的模型结构是模拟模型建立的第一步。
模型可以分为物理模型、统计模型和机器学习模型。
农作物生长模拟模型应用最广泛的是统计模型，根据环境因素和生理因素复杂性不同，可以选择线性统计模型、非线性统计模型和时变统计模型。
模型建立过程应采用多种验证方法，如交叉验证和留一法，确保模型的准确性和精确性。
2.数据采集数据采集通常是建立模拟模型的瓶颈之一。
农作物生长模拟模型的数据来源包括田间实验、实际观测和遥感数据等。
现在许多农田会采用自动化技术进行数据采集和处理，这对模型的稳定性和精度提高至关重要。
3.建模过程经过上述模型和数据准备后，接下来进行模拟编程。
建模过程应该遵循简单而精确的策略。
模型应该精确反映实际农业生产中常见的变化和偏差，避免模型复杂而不精确的现象。
建模过程中，应将模型的过程细化分解，方便后续的数据分析和修正。
4.模型修正模拟模型的预测能力是建模过程的核心问题之一，模型的误差来源于模型本身和数据偏差。
模型修正的过程中，通常需要进行数据增强和模型参数调整。
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BASIC BASIC
FSE
究开发中[24 ,36 ] .
3 作物生长模拟模型的特性
作物生长模拟模型是动态的 、解释性的模型. 通常 借助 Forester (1961) 的状态变量法来研究作物系统组 成成分之间的关系 ,即使是最简单的状态反馈图 ,也始 终包含一个状态变量 ,其变化受制于一个速率和一个 从状态到速率的信息流 ,因此作物生长模拟是一个动 态的模拟过程. 生物科学的特点是将复杂的有机生命 体区分成不同等级的系统进行研究 ,并将其概念化 (分 子 、细胞器 、细胞 、器官 、植株个体 、种群与群落) . 而这 种划分是区分解释性和描述性模式的起点[12 ] . 在解释 性的作物生长模拟方法中 ,可以使用子模式的方式去 体现叶子 、细胞 、气孔的活动或光合作用过程. 例如 ,叶 片光合作用及反应过程特性是低层次的细胞和叶绿素 反应过程的结果 ,而冠层光合作用是所有叶片光合作 用的集合 ,所以通常在较低系统内的过程结合为一个 模式 ,而在较高系统层次上了解认识有机体的活动现 象并输出其结果到其它过程之中 ,这在荷兰的作物模 型中最为典型. 然而 ,子模式之间通常并非是有序进行 的 ,它们相互之间处于平行或者连续进行方式中 ,因而 常采用分层嵌套方式来处理. 但各种过程的时间系数 或对外界反应时间是不一致的 ,因此如不注意会导致 生长模拟的许多严重问题. 其次 ,作物生长模型的解释 性是因为模型包含的速率变量计算是基于最基本的生 理和生物化学过程的解释知识. 由于作物生长过程是一个连续过程 ,因此 ,这样一 个过程总是由积分来完成的 ,通过引进一些边界条件 及限制因素而将微分方程转化为差分方程并进行积
CSM P
1989 高亮之等
1989 戚昌翰等
1989 Martin Kropff 1990
RICEMOD 水稻 RICAM 水稻 OR YZA21 水稻
气象因素 ,作物参数
气象因素 ,作物参数
气象因素 ,作物参数 管理因子
生长期 ,形态发育 ,
1
产量 ,分蘖动态
生长期 、形态发育 、产量
1
潜在产量 ,生育期 、形态发育等 1
杨京平 3 3 王兆骞 (浙江大学农业生态研究所 ,杭州 310029)
【摘要】 论述了作物生长模型在国内外的研究及其发展过程 ,作物模型的机理及在农业生产中的作用 ,对作物 生长模型在生产应用中存在的问题及今后的发展方向进行了讨论.
关键词 作物生长模型 模拟 应用
Crop growth simulation model and its application. Yang Jingping and Wang Zhaoqian ( Instit ute of A gricult u ral E2 cology , Zhejiang U niversity , Hangz hou 310029) . 2Chi n . J . A ppl . Ecol . ,1999 , 10 (4) :501～505. This paper reviewed t he present situation of related study development of Crop Growt h Simulation Model ( CGSM) , and its mechanism and role in agricultural production. The existing problems of t he model in application and its devel2 opmental direction in future were also discussed.
应 用 生 态 学 报 1999 年 8 月 第 10 卷 第 4 期 CHIN ESE J OU RNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Aug. 1999 ,10 (4) ∶501～505
作 物 生 长 模 拟 模 型 及 其 应 用3
小麦等作物
分 、日长 、作物参数
积 ,根长度与密度 ,生育期
PO TA TO 马铃薯
空气温度及变幅 ,
根 、块茎 、茎 、叶的生
1
土壤温度 ,作物参数
长量 ,器官的生长发育
SUCROS 谷类作物
气象要素 ,田间参数 ,
形态发育 ,地上各个器官干重 , 1
作物参数
叶面积指数
CSM P FO R TRAN FO R TRAN FO R TRAN FO R TRAN
2 作物生长模拟模型
模型是对所研究的系统简化与概要的描述[12 ] ,因 此作物生长模拟模型是利用计算机技术借助数学模型 对作物2土壤2大气系统中作物的生长发育及产量形成 与外界环境的系统组成与变化进行动态仿真的过程. 这种模拟是对作物生理生态过程的动态与概要描述. 由于计算机科学的发展 ,目前国内外一些研究人
3 荷兰及国际水稻研究所合作资助项目 (SARP2 Ⅲ) . 3 3 通讯联系人. 1997 - 05 - 20 收稿 ,1997 - 10 - 27 接受.
502
应 用 生 态 学 报 10 卷
表 1 国内外研制的主要作物生长模拟模型 Table 1 Main crop growth model developed in China and abroad
分 ,大量作物模拟因子都使用逐日的积分时段. 在表 1 中 ,多数模型的积分时间步长为 1d ,这是因为与作物 生长的有关因子尤其是气象因子的强制函数日过程 (辐照与温度) 不能处理得令人满意有较大关系[12 ,30 ] .
4 作物生长模拟模型的应用
作物生长模型已经开始在发达及发展中国家应 用 ,我国通过引进国外模型及自主开发 ,也开始在作物 栽培及管理上加以应用[2 ,5 ,7 ,8 ] . 就目前作物生长模拟 模型研究与应用的功能来讲[1 ,5 ,12 ,16 ,30 ] ,主要在以下 几方面 : 4. 1 产量预测 Kropff [27 ]在国际水稻所运用 OR YZA21 探讨了热 带地区水稻产量的上限和不同因子决定产量潜力的大 小与范围 (作物冠层持续期 、碳水化合物从茎到籽粒的 转运率 、灌浆持续期和小花密度) ,其结果显著地影响 了国际水稻研究所设想的“超级稻”计划. Aggarwal 和 Penning de Vries[13 ]运用作物生长模型对春小麦在泰 国 、菲律宾 、印度尼西亚种植的可行性及生产潜力进行 了研究. 结果表明 ,在东南亚许多地区有种植春小麦的 潜力 ,其在灌溉稻田产量变化为 3. 0～5. 0t ·hm - 2 ,在 100～2000m 海拔内 ,每增加 400m 产量潜力增加 1. 0t ·hm - 2 ,在无灌溉地区产量潜力依赖于土壤深度及旱 季降雨量. 考虑播种时期及播种时土壤水分状况 ,春小 麦产 量 潜 力 为 灌 溉 稻 田 小 麦 潜 力 的 30 ～ 90 %. Matt hews[28 ]运用作物生长模型探讨了全球气候变化 对作物生产的影响. 高亮之等[5 ] 利用水稻种的模型估 算了杂交籼稻 、迟熟中籼 、常规中粳 、早熟晚粳品种在 长江流域的最适生产季节和产量 ,表明在 4 月 10 日到
员在作物生长模拟模型上进行的研究工作已经推出了 几种主要的模拟模型 (表 1) [6 ,12 ,16 ,30 ,34 ] . 从作物生长 模型的结构来看 ,它包括了作物生长发育的一些主要 过程 : 光合作用过程 、养分摄取 (地下根系的生长动 态) 、同化产物分配 、蒸腾作用过程 、生长和呼吸作用 、 叶片的生长与扩展和形态发育与衰老过程[11 ] . 大多数 模型都结合了上述所列的主要过程 ,并以多种方式来 处理这些过程. 由于作物生长系统的复杂性 ,因此要建 立的模型必须考虑各种外界的环境因素与变化过程对 作物本身的影响 ,这必然使模型变得庞大而失去实际 意义. 为此 1982 年 de Wit 和 Penning de Vries 提出了 将作物生长模拟划分为 4 个水平[12 ] ,1) 生产水平 1 : 潜在生产. 作物生长在水分与养分充分保证的条件下 , 其生长速率与产量潜力仅受温度与光照条件影响. 2) 生产水平 2 :水分限制下的生产. 作物生长过程中部分 时期受到水分短缺的影响 ,但养分充足. 3) 生产水平 3 :N 素限制下的生产. 作物生长过程中部分时期受到 N 素短缺的影响 ,其他时期受到水分与气候因子的影 响. 4) 生产水平 4 :养分限制下的生产. 作物生长过程 中部分时期受到 P 素或其他矿物元素短缺的影响 ,其 余时期受到 N 素 、水分和气候因子的影响. 在上述 4 种情况下 ,考虑害虫 、杂草的影响将进一步降低作物的 产量[12 ,26 ,30 ] . 但是实际作物生长过程并非如上所述的 4 种情况. 对照表 1 所列的作物生长模拟模型 ,目前所 研究与开发的作物生长模型主要是在第一及第二生产 水平上较多 ,而在第三水平的作物生长模型则仍在研
Key words Crop growt h model , Simulation , Application.
1 引 言
作物生长模拟技术是 60 年代初在欧洲及美国出 现的 ,其思想方法是从工业生产分析所用的系统工程 方法借鉴而来. 1965 年荷兰的作物生长系统分析及模 拟先驱 de Wit 扩展了前人的有关作物对光截获和转 化 、叶层光合作用的知识 ,并构建了作物冠层的光合作 用模型[19 ] . 他的开创性工作及后来的类似研究 ,加上 计算机科学技术的飞速发展 ,导致在作物光合作用 、生 长过程模型研究的广泛开展[3 ,20 ,23 ] . 现今 ,在工业发 达的国家 ,仿真模拟已经成为广泛使用的技术工具 ,但 在发展中国家仍然处在起步阶段. 近十几年来 ,美国及 国际上的主要农业研究刊物都发表了许多有关作物生 长模型的研究与应用的论文. 在全球主要有两大研究 机构在进行作物生产模拟研究 、应用与推广工作 ,即荷 兰的瓦赫宁根农业大学的理论生态系 ( TPE2WAU) 、 土壤肥力与农业生物研究所 (AB2DLO) 及美国的德州 大学实验站和国际农业技术推广网络 ( IBSNA T) ,澳 大利亚及欧洲现在也在研究开发作物生长及农业生态 模型.